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中国人在月球“种菜”将成现实?院士:可提供至少70%食物,基本满足长期生存需求

时间:2022-09-20 11:04:10  来源:新京报  作者:

近日,《院士开讲》第十六期在抖音等平台上线。中国工程院院士、人机与环境工程技术专家王浚以《航天点亮梦想》为题,回顾了我国载人航天事业的发展历程,并分享了环境控制与生命保障技术的最新进展。

王浚院士今年已87岁,是人机与环境工程领域唯一一位院士,同时也是北京航空航天大学教授。他推动了环境技术、新型无氟混合工制制冷技术、空气制冷技术以及低温技术的突破,对中国环境模拟工程的建设做出了突出贡献。

环境控制与生命保障系统简称“环控生保技术”,被认为是航天员的生命“守护伞”。这项技术在中国载人航天的不断突破中发挥了关键作用。

而在《院士开讲》的演讲中,王浚院士特别提到,新一代生命保障系统有望在未来的月球科研站中发挥关键作用,基本满足人类生存所需要的水、氧气和食物,帮助航天员实现长期驻留。


 

月球种菜距离我们还有多远?

截止到9月20日,神舟十四乘组已在中国“天宫”空间站驻留3个半月,累计超过100天。而在今年4月,神舟十三乘组经过183天太空“出差”后回到地球,创造了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间纪录。相比于2003年神舟五号首次载人航天任务的21小时,已经实现了质的飞跃。这离不开生命保障系统的不断升级。

生命保障系统目前共有三种类型。第一种是携带补给式生命保障系统,将航天员所需要的食物、氧气运送上天,这种技术可以满足短期太空驻留。据王浚院士介绍,航天员每天需要的能量为2800大卡,对应的物资需求是16.4公斤。

如果驻留半年,则需要3吨的物资。航天员携带一公斤的食物,对应的发射重量是其300倍,运送半年的生存物资则需要900吨的发射重量,这显然是不现实的。第二代生命保障系统应运而生。物理化学再生式生命保障系统,通过电解水产生氧气,在保证实验平台正常运行的同时,减少氧气资源和水资源的补给。

中国航天员就是借助第二代生命保障技术,实现了三人太空驻留半年的飞跃。而如果想要实现更长久的驻留,甚至是常年生存,就需要第三代生保系统,即生物再生式生命保障系统。通过人、植物、动物、微生物,形成受控生态系统,和地球生态类似。

目前,包括俄罗斯和日本在内的很多国家都进行了地面实验,探索建造这样的生态系统。王浚院士所在北京航空航天大学研制的“月宫”一号生物再生环保系统,在世界上首次实现“人-植物-动-微生物”的四生物链环人工闭合生态系统。该实验装置由刘红教授领衔研制,两组成员在闭合舱内实际生活时间长达370天,创下纪录。


 

随着中国“天宫”空间站的逐渐建成,我国正在将地面实验转到太空,种植实验也在有序展开。从长势良好的水稻到航天员中秋节吃到的生菜,这些进展受到广泛关注。而据王浚院士介绍,太空种菜最难的是失重环境,这是地面环境模拟技术难以实现的。一旦摸索出哪些植物能够适应太空失重环境,将使得未来更长期的太空驻留成为现实。

此前,84岁的运载火箭与航空工程专家龙乐豪院士参加《院士开讲》栏目时,提到中国的探月规划。按照该规划,我国将在2030年前后完成2次发射任务,运送3名航天员,实现登陆月球。载人登月之后,月球科研站建设也已经开始规划。对于耗资巨大的载人登月来说,实现长期驻留无疑可以节省大量成本,这离不开新一代环控生保技术。

王浚院士介绍,一旦第三代生保技术成熟,将使得月球种菜和长期驻留成为现实,基本满足人类生存需求。“再生式生保系统,有很多的植物和微生物,在地面一个封闭舱里头,跟人共同生活,可以保证人100%的氧气,还有基本上保证人100%的水分。另外,它可以保证70%到80%、甚至90%的食物供给。”

航天历程需要年轻人参与

在演讲后半段,王浚院士分享了我国在航天领域的发展历程与成就。过去60年间,中国相继突破地球同步技术、卫星中继技术、卫星导航技术、载人航天技术、火星探测技术,在航天领域取得了从零到一的辉煌成就。


 

“中国航天的发展,壮大了国家的综合实力,拓展了民族的生存空间,最大程度维护了国家安全。回顾中国航天发展史,它是一部中华民族自主创新的历史,更是一部扬眉吐气、壮我国威,助推中华民族向世界舞台中央的历史。”王浚院士说。

在访谈环节,87岁的王浚院士谈到他对于当下“00后”一代的希望。“我非常希望我们一些零零后的优秀人才,从事将来的航空航天事业。希望我们这些新的学子们,首先把自己的命运和国家的命运能够很好地连接起来,创造更多的奇迹,为我们国家将来航天事业走在世界的前列,甚至领先于世界,来发挥你的光和热。”

王浚院士还谈到了他对知识普及的认识,其中特别提到了短视频对于年轻人的影响力。“我觉得短视频非常有必要,因为青少年了解航天航空知识,对他将来选择自己的发展方向是很有帮助的。科学知识的普及对选拔人才非常重要。整个国家的青少年,知识提高了,那么我们国家的素质就提高了。”王浚院士表示。

从“天宫课堂”的实时直播,到当下众多院士学者投身科普事业,短视频和直播等新的知识传播形式越来越受到年轻群体的欢迎。据了解,《院士开讲》栏目由中国科协“科创中国”与抖音联合出品,邀请国内知名院士分享各领域科技知识和最新进展。目前,该栏目第二季前六期已经在抖音上线,累计播放量已超4000万。


 

编辑 巩霞



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